鈦合金的主要用途是什麼

2021-03-06 22:59:58 字數 6396 閱讀 6153

1樓:叫那個不知道

1、航空航天領域用鈦大國集中在西方國家

,尤其是美國,60%的鈦材都應用到這個領域。亞洲國家,日本和中國在此領域中鈦的投入量均在10%左右。但是近年來隨著亞洲航空航天的飛速發展,鈦在航空航天領域的消費量將會隨之增長。

從全球角度來看,航空業對鈦市場起著決定性的作用,從歷史上看,鈦行業大的週期輪迴都和航空業的冷暖密切相關。

2、民用飛機

(1)減輕結構重量、提高結構效率

(2)符合高溫部位的使用要求

(3)符合與複合材料結構相匹配的要求

(4)符合高抗蝕性和長壽命的要求

3、軍事飛機

軍用**的開發與採購不斷向著輕便、靈活方向發展,為了滿足戰鬥機對戰鬥效能要求,除了採用先進的設計技術外,還必須採用額效能優良的材料以及先進的工藝製造技術。大量選用鈦合金、提高先進鈦合金應用水平就是重要措施之一。

自20世紀60年代以來,國外軍用飛機的鈦量逐年增加,當前歐美設計的各種先進軍用戰鬥機和轟炸機中鈦合金用量已經穩定在20%以上,並且新機型的用鈦量佔比正在大幅提升。

4、汽車

降低燃油消耗、減少有害廢棄物(co2、nox 等)排放已經成為汽車行業技術進步的主要動力和方向之一。研究表明,輕量化是實現節省燃料、減少汙染的有效措施。汽車的質量每降低10%,燃料消耗可節省8%-10%,廢氣排放可減少10%。

在駕駛方面,汽車輕量化後加速效能提高,車輛控制穩定性、噪音、振動方面也都有改善。從碰撞安全性考慮,汽車輕量化後,碰撞時慣性小,制動距離減少。

汽車輕量化的首選途徑就是用高比強度的輕質材料,如鋁、鎂、鈦等替代傳統的汽車材料(鋼鐵)。2023年全球汽車用鈦量已達3000噸。鈦在賽車上的應用已有許多年的歷史目前賽車幾乎都使用了鈦材,日本汽車用鈦已超過600噸,隨著全球****的發展,汽車用鈦還在快速增加。

5、醫療行業

鈦在醫療領域有著廣泛的應用。鈦與人體骨骼接近,對人體組織具有良好的生物相容性、無毒***。人體植入物是與人的生命和健康密切相關的特殊的功能材料。

同其它金屬材料相比較,使用鈦及鈦合金的優勢主要有以下幾點:

1 質輕;2 彈性模量低;3無磁性;4 無毒性;5 抗腐蝕性;6 強度高、韌性好。

外科植入物中的鈦合金用量正以每年5%-7%的速度增長。採用鈦及鈦合金製造的股骨頭、髖關節、肱骨、顱骨、膝關節、肘關節、肩關節、掌指關節、頜骨以及心辨膜、腎辨膜、血管擴張器、夾板、假體、緊固螺釘等上百種金屬件移植到人體中,取得了良好的效果,被醫學界給予了很高的評價。

6、化工行業

鈦具有優良的耐腐蝕效能、力學效能和工藝效能,被廣泛應用於國民經濟許多部門。特別是在化工生產中,用鈦代替不鏽鋼、鎳基合金和其它稀有金屬作為耐腐蝕材料。這對增加產量,提高產品質量,延長裝置使用壽命,減少消耗,降低能耗,降低成本,防止汙染,改善勞動條件和提高勞動生產率等方面都有十分重要的意義。

7、海洋工程

隨著科學技術的發展和陸地資源日趨枯竭,人類開發利用海洋已經提到日程上來了。鈦對於海水有優異的耐蝕效能,大量運用於海水淡化、艦船、海洋熱能開發和海底資源開採等領域。

8、日常生活

鈦在日常生活中的應用非常廣泛,可謂無處不在,例如高爾夫球頭、自行車車架、網球拍、輪椅、眼鏡架等都會應用到鈦。

鈦以其輕質、強度高的特性在體育用品中的應用,從最早的網球拍、羽毛球拍逐步擴充套件到了高爾夫球頭、球杆以及賽車等。

2023年我國體育休閒佔總消費量的13%,其中僅高爾夫球頭和球杆的用鈦量就超過了1000噸。鈦合金做成的自行車車架也頗受歡迎,目前有近50價公司生產鈦自行車,美國早已是最大的鈦自行車生產商和消費國。

鈦輕質的特點也應用到眼鏡架中,而且鈦又不易與**發生過敏,並且鈦表面經陽極處理可有絢麗色彩,因此從20世紀80年代初就開始應用於鏡架中。

擴充套件資料

鈦被認為是一種稀有金屬,這是由於在自然界中其存在分散並難於提取。但其相對豐富,在所有元素中居第十位。 鈦的礦石主要有鈦鐵礦及金紅石,廣佈於地殼及岩石圈之中。

鈦亦同時存在於幾乎所有生物、岩石、水體及土壤中。

從主要礦石中萃取出鈦需要用到克羅爾法 或亨特法。鈦最常見的化合物是二氧化鈦,可用於製造白色顏料。其他化合物還包括四氯化鈦(ticl4)(作催化劑和用於製造煙幕作空中掩護)及三氯化鈦(ticl3)(用於催化聚丙烯的生產)。

參考資料

2樓:木樨

鈦合金主要用於製作飛機發動機壓氣機部件,其次為火箭、導彈和高速飛機的結構件。

拓展知識:

鈦合金特性:

強度高,鈦合金的密度一般在4.51g/cm3左右,僅為鋼的60%,純鈦的強度才接近普通鋼的強度,一些高強度鈦合金超過了許多合金結構鋼的強度。因此鈦合金的比強度(強度/密度)遠大於其他金屬結構材料,可製出單位強度高、剛性好、質輕的零、部件。

目前飛機的發動機構件、骨架、蒙皮、緊韌體及起落架等都使用鈦合金。

抗蝕性好,鈦合金在潮溼的大氣和海水介質中工作,其抗蝕性遠優於不鏽鋼;對點蝕、酸蝕、應力腐蝕的抵抗力特別強;對鹼、氯化物、氯的有機物品、硝酸、硫酸等有優良的抗腐蝕能力。但鈦對具有還原性氧及鉻鹽介質的抗蝕性差。

低溫效能好,鈦合金在低溫和超低溫下,仍能保持其力學效能。低溫效能好,間隙元素極低的鈦合金,如ta7,在-253℃下還能保持一定的塑性。因此,鈦合金也是一種重要的低溫結構材料。

化學活性大,鈦的化學活性大,與大氣中o、n、h、co、co2、水蒸氣、氨氣等產生強烈的化學反應。含碳量大於0.2%時,會在鈦合金中形成硬質tic;溫度較高時,與n作用也會形成tin 硬質表層;在600℃以上時,鈦吸收氧形成硬度很高的硬化層;氫含量上升,也會形成脆化層。

吸收氣體而產生的硬脆表層深度可達0.1~0.15 mm,硬化程度為20%~30%。鈦的化學親和性也大,易與摩擦表面產生粘附現象。

導熱係數小、彈性模量小,鈦的導熱係數λ=15.24w/(m.k)約為鎳的1/4,鐵的1/5,鋁的1/14,而各種鈦合金的導熱係數比鈦的導熱係數約下降50%。

鈦合金的彈性模量約為鋼的1/2,故其剛性差、易變形,不宜製作細長杆和薄壁件,切削時加工表面的回彈量很大,約為不鏽鋼的2~3倍,造成刀具後刀面的劇烈摩擦、粘附、粘結磨損。

3樓:驀然回首處

鈦合金具有強度高而密度又小,機械效能好,韌性和抗蝕效能很好。鈦合金的工藝效能差,切削加工困難,在熱加工中,非常容易吸收氫氧氮碳等雜質。還有抗磨性差,生產工藝複雜。

鈦的工業化生產是2023年開始的。航空工業發展的需要,使鈦工業以平均每年約 8%的增長速度發展。世界鈦合金加工材年產量已達4萬餘噸,鈦合金牌號近30種。

使用最廣泛的鈦合金是ti-6al-4v(tc4),ti-5al-2.5sn(ta7)和工業純鈦(ta1、ta2和ta3)。

鈦合金主要用於製作飛機發動機壓氣機部件,其次為火箭、導彈和高速飛機的結構件。60年代中期,鈦及其合金已在一般工業中應用,用於製作電解工業的電極,發電站的冷凝器,石油精煉和海水淡化的加熱器以及環境汙染控制裝置等。鈦及其合金已成為一種耐蝕結構材料。

此外還用於生產貯氫材料和形狀記憶合金等。

鈦合金是航空航天工業中使用的一種新的重要結構材料,比重、強度和使用溫度介於鋁和鋼之間,但比鋁、鋼強度高並具有優異的抗海水腐蝕效能和超低溫效能。2023年美國首次在f-84戰鬥轟炸機上用作後機身隔熱板、導風罩、機尾罩等非承力構件。60年代開始鈦合金的使用部位從後機身移向中機身、部分地代替結構鋼製造隔框、樑、襟翼滑軌等重要承力構件。

鈦合金在軍用飛機中的用量迅速增加,達到飛機結構重量的20%~25%。70年代起,民用機開始大量使用鈦合金,如波音747客機用鈦量達3640公斤以上。馬赫數大於 2.

5的飛機用鈦主要是為了代替鋼,以減輕結構重量。又如,美國sr-71 高空高速偵察機(飛行馬赫數為3,飛行高度26212米),鈦佔飛機結構重量的93%,號稱「全鈦」飛機。當航空發動機的推重比從4~6提高到8~10,壓氣機出口溫度相應地從200~300°c增加到500~600°c時,原來用鋁製造的低壓壓氣機盤和葉片就必須改用鈦合金,或用鈦合金代替不鏽鋼製造高壓壓氣機盤和葉片,以減輕結構重量。

70年代,鈦合金在航空發動機中的用量一般佔結構總重量的20%~30%,主要用於製造壓氣機部件,如鍛造鈦風扇、壓氣機盤和葉片、鑄鈦壓氣機機匣、中介機匣、軸承殼體等。航天器主要利用鈦合金的高比強度,耐腐蝕和耐低溫效能來製造各種壓力容器、燃料貯箱、緊韌體、儀器綁帶、構架和火箭殼體。人造地球衛星、登月艙、載人飛船和太空梭 也都使用鈦合金板材焊接件。

4樓:wujo健康鈦品

鈦是一種過渡金屬,在過去一段時間內人們一直認為它是一種稀有金屬。從20世紀40年代以後,鈦及其化合物被廣泛應用於飛機、火箭、導彈、人造衛星、宇宙飛船、艦艇、軍工、醫療以及石油化工等領域;因為鈦具有熔點高、硬度大、可塑性強、密度小、耐腐蝕等優點;鈦外觀似鋼,具有銀灰光譯。鈦的強度大,鈦合金抗拉強度達180kg/mm3。

鈦的特性是密度小(4.51g/cm3),硬度大,熔點高(1675℃),高純度鈦具有良好的可塑性,但當有雜質存在時變得脆而硬。在室溫時鈦不與氯氣、稀硫酸、稀鹽酸和硝酸作用,但能被氫氟酸、磷酸、熔融鹼侵蝕。

鈦很容易溶解於h2so4中,鈦最突出的效能是對海水的抗腐蝕性很強.鈦在地殼中約佔總重量的0.42%,在金屬世界裡排行第七,含鈦的礦物多達70多種.目前鈦的用途發展很快,已被廣泛應用於飛機、火箭、導彈、人造衛星、宇宙飛船、艦艇、軍工、輕工、化工、紡織、醫療以及石油化工等領域。

極細的鈦粉,是火箭的好燃料;鈦的抗腐蝕能力,比常用的不鏽鋼強15倍,使用壽命比不鏽鋼長10倍以上。鈦在外科醫療手術上的應用,也非常引人入勝。目前,外科接骨是用不鏽鋼,使用不鏽鋼有一個缺點,就是接骨癒合之後,要把不鏽鋼片再取出來,這是件十分痛苦的事。

不然,不鏽鋼會因生鏽而對人體產生危害。如果改用鈦制的「人造骨胳」將使骨科技術完全改觀。在頭損壞的地方,用鈦片與鈦螺絲釘,過了幾個月,骨頭就會重新生長在鈦片的小孔與螺絲裡,新的肌肉纖維就包在鈦的薄片上,鈦骨骼宛如真正的骨骼一樣和血肉相聯,起到支撐和加固作用,所以,鈦被人們讚譽為「親生物金屬」。

現在它已開始應用於膝關節、肩關節、肋關節、頭蓋骨、主動心瓣、骨骼固定夾等方面。

在鍊鋼工業中,少量鈦是良好的脫氧、除氮及除硫劑。 二氧比鈦是一種寶貴的白色顏料,叫鈦白。鈦白兼有鉛白的掩蓋效能和鋅白的永續性能,它是世界上最白的物質之一,而且鈦白無毒。

現在每年用做顏料的二氧化鈦有幾十萬噸。

由於二氧化鈦具有高熔點的性質,常被用來製造耐火玻璃、釉料、琺琅、陶土、耐高溫的實驗器皿等。

四氯化鈦在溼空氣中會冒出大量白煙。由於它具有這種特性,在軍事上常用它作為人造煙霧劑。特別是在海洋上,水汽多,一放四氯化鈦,濃煙就象一道白色的長城,擋住了敵人的視線。

鈦酸鋇晶體被廣泛應用於超聲波儀器和水底探測器中。這是因為具有受壓斬改變形狀時,會產生電流;一旦通電又會改變形狀。把鈦酸鋇放在超聲波中,它受壓便會產生電流,由它所產生的電流的大小可以測知超聲波的強弱;相反,用高頻電流通過它,則可以產生超聲波。

在用金色裝飾工藝品和日用品中,由於它們的硬度低、容易刺破和磨損,不能耐久。當在這些物質的表面鍍一層氮化鈦時,外觀幾乎和**的鍍層一模一樣,而比**以及硬質合金更耐磨,這種鍍層被譽為具有「永不磨損性」。

有機鈦聚合物,可用作表面活性劑、分散劑、抗水劑或防鏽劑。

目前人類使用的四個系列的貯氫金屬中,鈦系是其中一種,也是比較便宜的一種,但目前人類還沒有找到更理想的「貯氫金屬」,一旦這個問題解決了,人們就可以用氫做燃料。

「鈦飛機」可以減輕機體重量5噸,多載乘客100多名。在新型噴氣發動機中,鈦合金已佔整個發動機重量的18~25%;在最新出現的超音速飛機上,鈦的使用量幾乎佔到整個機體結構總重量的95%,所以,如果沒有鈦合金就很難發展目前的超音速飛機。

用鈦製造的潛艇,不僅比鋼製潛艇經久耐用,而且可以潛入更大的深度,鈦潛艇可以下潛到4500米以下,這是鋼製潛艇無法逾越的界限。用鈦製造**、輪船,不用塗漆,在海水中航行幾年也不會生鏽。由於鈦不是鐵磁體物質,不會被磁水雷發現,這點在軍事上特別重要,如果沒有鈦煉成的耐熱鋼,目前使用的常規**步槍和機槍的壽命也只能是最初的4.

5秒。利用鈦和鋯對空氣的強大吸收力,可以除去空氣,造成真空。用鈦鋯合金製成的真空泵,可以把空氣抽到只剩下十億分之一。

鈦鈮合金是理想的。利用光學干涉原理和離子氮化鈦處理製成了畫面清晰、層次分明的山川水墨畫。

在目前使用的最常見的兩種不鏽鋼中,鉻鎳鈦18-8-1型(含鉻18%、鎳8%、鈦1%)是工業上最常用的。

碳化鈦(tic)頗象碳化鐵,具有金屬光澤。可它比碳化鐵具有更高的熔點和更高的硬度。所以,它有著實際應用價值。

用鈦制器皿儲存的食物,色、香、味經久不衰;鈦制炊具既輕巧,又不會生鏽,最合科學衛生。

用鈦合金製成的高壓容器,能夠耐受2500個大氣壓的高壓。

鈦和鎳組成的合金,被成為「記憶合金」。這種合金製成預先確定的形狀,再經定型處理後,若受外力變形,只要稍微加熱便可恢復原來的面貌。這種合金目前已在不少領域得到應用。

如美國阿波羅號飛船上用的天線,就是這種記憶合金;上海第一醫學院附屬第九人民醫院已將這種記憶合金用於婦女絕育手術中;另外還可用於儀表、電子裝置等領域。

現在,對鈦的廣泛使用最大障礙是鈦很難冶煉。因為鈦的熔點很高,冶煉鈦就要在更高的溫度下進行,而在高溫下鈦的化學性質又變得很活潑,因此冶煉要在惰性氣體保護下進行,還要不使用含氧材料,這就對冶煉裝置、工藝提出了很高的要求。目前冶煉的鈦70%左右用在製造飛機、導彈、宇宙飛船、人造衛星等方面。

金屬鈦的前程無量,所以鈦被授予「21世紀金屬」的稱號。

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